Co je to teplotní gradient?

Teplotní gradient je postupný rozptyl teploty se vzdáleností. Sklon gradientu je konzistentní v materiálu. Gradient je stanoven kdykoli dva materiály při různých teplotách jsou ve vzájemném fyzickém kontaktu. Jednotky měřítka teplotních gradientů jsou stupně na jednotku vzdálenosti, jako je ° F na palec nebo ° C na metr.

Mnoho teplotních gradientů existuje přirozeně, zatímco jiné jsou vytvářeny. Největší teplotní gradient na Zemi je samotná Země. Teplota zemského jádra se odhaduje na přibližně 9 000 ° F (5 000 ° C); Je to 6 650 ° F (3 700 ° C) na hranici mezi jádrem a pláštěm, zatímco teplota kůry je asi 200 ° F (93 ° C). Každá vrstva má teplotní gradient jiného svahu, v závislosti na tepelné vodivosti vrstvy.

mezi zemí a sluncem neexistuje žádný teplotní gradient, protože mezi nimi není atmosféra. Tepelná kapacita je schopnost pro amateriál pro držení tepla. Vakuum má nulovou tepelnou kapacitu.

konvekce ničí tepelný gradient. Při zahřívání hrnce omáčky se kapalina nejblíže k hořáku stává nejžhavější. Při míchání se horká kapalina mísí s chladnější kapalinou, teplo se rovnoměrně rozloží a teplotní gradient je zrušen.

Pokud zůstane nestabilní, konvektivní přenos tepla způsobí, že se teplá kapalina zvýší a padá na chlad, a dojde k určitému oběhu, i když nebude tak účinný jako aktivní míchání. V průběhu času vodivé síly přenášející teplo ze dna stanoví rovnováhu s konvekčními silami, které způsobují cirkulaci vody. Pokud je zdroj tepla nízký, cirkulace bude pomalá, může existovat strmý teplotní gradient a omáčka může být spálena na dně. Pokud je teplo vysoké, omáčka se vaří, přenos tepla konvekce bude vysoký a teplotní gradient WIbýt blízko nuly.

Izolace se používá k zpomalení přenosu tepla zavedením materiálu s nízkou tepelnou vodivostí vedle zdroje tepla. Izolace pomáhá udržovat tepelný gradient mezi izolovaným objektem a okolními podmínkami. Káva zůstane teplejší v pěnovém šálku než v hliníkovém šálku, protože pěna vede méně snadno. Podobně může piják kávy spálit několik prstů a zvednout hliníkový šálek, protože tepelný gradient je téměř nula a teplota vnějšího šálku je téměř stejná jako vnitřek šálku.

Aby byl stabilní, tepelný gradient musí mít konstantní zdroj tepla a dostupný chladič. Udržování konstantních gradientů je zřídka důležité, s výjimkou při provádění chemických reakcí. Mnoho průmyslových procesů vyžaduje pečlivou kontrolu tepla. Živá buňka musí také udržovat pečlivé kontroly tepla pro optimální výkon. Zatímco vědci chápou, jak lidské tělo jako celek udržuje mezi ním teplotní gradientS jádrem a vnějším světem jsou možnosti dostupné jednotlivým buňkám méně jasné.